Marine Biogeochemie

SUGAR Teilprojekt A2 Geophysik

Der Teilprojektbereich A2 befasst sich mit geophysikalischen Methoden zur Exploration von zum Abbau und gleichzeitiger CO2-Verklappung geeigneten Gashydratlagerstätten. Dafür sollen sowohl

Methoden optimiert und eingesetzt werden.

Geophysik-Vermessung von Hydratvorkommen als CO2-Deponie mittels tief-geschleppter Streamer (DTMCS)

Projektziel ist es, in Deutschland die Systemtechnologie für tief geschleppte Hydrophonketten (DTMCS) zu etablieren. Dabei wird neben modernster Digitaltechnik auch ein intelligentes Schaltungsmanagement entwickelt, das einen weitestgehenden Betrieb auch noch im Fehlerfall ermöglicht. Ebenso sind eine verbesserte Lagestabilität (Auftriebsneutralität) der Hydrophonknoten und mehr Lageinformationen der Messkette für die Präzision der Migration notwendig. Die am GEOMAR aus einer früheren Entwicklung vorhandenen Module lassen diese Modifikationen nicht zu, so dass eine Neuentwicklung in Zusammenarbeit mit den Firmen SEND Offshore und K.U.M. Umwelt- und Meerestechnik in Angriff genommen wird. Zum Einsatz kommen soll diese Technologie bei der Vermessung von Hydratvorkommen als CO2-Deponie.

Bevor die submarine Sequestrierung von CO2 in Methanhydratvorkommen in Angriff genommen werden kann, ist es notwendig die mögliche Deponie, d.h. also das Hydratvorkommen, zu finden, abzubilden und für eine hochgenaue Strukturanalyse zu quantifizieren. Tief geschleppte Hydrophonketten bieten hier einen wesentlichen Auflösungsvorteil gegenüber herkömmlichen Oberflächensystemen (siehe Abbildung). Die flächenhaft und hoch auflösend vermessene vertikale Strukturierung der Sedimente durch tief geschleppte Mehrkanalseismik gibt eine erste Beschreibung der Ausdehnung des Vorkommens und Informationen zur Beschaffenheit des umgebenden Sediments. Zur Quantifizierung und weiteren Bestimmung der Verteilung von Hydrat im Sediment werden zusätzlich weitwinkelseismische (OBS) und aktive elektromagnetische Verfahren (CSEM, TP-A2.2), Seitensichtsonar und flache Bohrungen (TP-A3) eingesetzt.

Schleppordnung eines tiefgeschleppten, kombinierten Mehrkanalseismik-Seitensichtsonarsystems (Breitze und Bialas, 2003)

Literatur

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DOI/URL

Breitzke, M. & Bialas, J.

A deep-towed multichannel seismic streamer for very high-resolution surveys in full ocean depth

2003

First Break
Vol. 21, pp. 59-65 

article

URL 

Chadwick, A., Arts, R., Eiken, O., Williamson, P. & Williams, G.

Geophysical Monitoring of the CO2 Plume at Sleipner, North Sea

2006

Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide, Vol. 65, pp. 303-314 

incollection

DOI  

Petersen, C.J., Papenberg, C. & Klaeschen, D.

Local seismic quantification of gas hydrates and BSR characterization from multi-frequency OBS data at northern Hydrate Ridge

2007

Earth and Planetary Science Letters
Vol. 255(3-4), pp. 414-431 

article

DOI  

Schwalenberg, K., Willoughby, E., Mir, R. & Edwards, N.

Marine gas hydrate electromagnetic signatures in Cascadia and their correlation with seismic blank zones

2005

First Break
Vol. 23, pp. 57–63 

article

URL 

Talukder, A.R., Bialas, J., Klaeschen, D., Buerk, D., Brueckmann, W., Reston, T. & Breitzke, M.

High-resolution, deep tow, multichannel seismic and sidescan sonar survey of the submarine mounds and associated BSR off Nicaragua pacific margin

2007

Marine Geology
Vol. 241(1-4), pp. 33-43 

article

DO

Aktive Elektromagnetik zur Evaluierung und Quantifizierung von Gashydratvorkommen

Für die Bewertung einer Gashydratlagerstätte, sei es aufgrund ihres Energiepotentials oder ihrer Eignung als CO2 Speicher, ist es von Bedeutung, wie viel Gashydrat sich wo bildet und wie es verteilt ist. Dazu braucht man Messverfahren, die den gesamten Gashydrat-Stabilitätsbereich erfassen. Aktive Elektromagnetik oder controlled source electromagnetic (CSEM) ist dazu eine sehr geeignete Methode, da die elektrische Leitfähigkeit, bzw. der elektrische Widerstand sich signifikant ändert, wo sich Gashydrate in entsprechenden Mengen gebildet haben. Gashydrate sind elektrische Nichtleiter und verdrängen bei ihrer Bildung das elektrisch gut leitende Salzwasser aus den Poren oder ersetzten Teile der Sedimentmatrix. Der elektrische Widerstand der Gashydratformation ist entsprechend erhöht. Dieser Effekt ist mit einem geschleppten elektrischen Dipol-Dipol Messsystem (Edwards, 1997, Yuan and Edwards, 2000) an den Kontinentalrändern von Kanada und Neuseeland beobachtet worden (Schwalenberg et al., 2005, 2008).

Methoden

Im Teilprojekt 2.2 wird an der BGR ein neues geschlepptes CSEM Messsystem entwickelt, welches sich insbesondere für die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeitsverteilung vom Meeresboden bis einige hundert Meter darunter eignet. Das System besteht aus einem Sendedipol und mehreren  Empfangsdipolen, die im festen Abstand hinter dem Sendedipol geschleppt werden. Am Geomar werden Magnetotellurik-Messstationen zu elektromagnetischen Breitbandempfängern weiter entwickelt, um den tieferen Bereich der Stabilitätszone um und unterhalb des BSRs zu untersuchen. Zusammen mit der hochauflösenden Seismik (A2.1.), den hydroakustischen Messungen (A1) und den oberflächennahen Bohrloch- und Kerndaten (A3) können somit Daten für die detaillierte Modellierung der Gashydratverteilung und zur Quantifizierung zur Verfügung gestellt werden.

Literatur

Author

Title

Year

Journal/Proceedings

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DOI/URL

Edwards, R.N.

On the resource evaluation of marine gas hydrate deposits using sea-floor transient electric dipole-dipole methods

1997

Geophysics
Vol. 62(1), pp. 63-74 

article

 

Schwalenberg, K., Pecher, I., Netzeband, G., Poort, J. & Jegen, M.

Marine Controlled Source Electromagnetics on the Hikurangi Margin, NZ: Coincidence between Cold Gas Seep Sites and Electrical Resistivity Anomalies indicating Sub-Seafloor Gas Hydrate Deposits.

2008

Extended Abstract, 6th ICGH Meeting, Vancouver, Canada 

conference

 

Schwalenberg, K., Willoughby, E., Mir, R. & Edwards, N.

Marine gas hydrate electromagnetic signatures in Cascadia and their correlation with seismic blank zones

2005

First Break
Vol. 23, pp. 57–63 

article

URL 

Yuan, J. & Edwards, R.N.

The assessment of marine gas hydrates through electrical remote sounding: Hydrate without a BSR?

2000

Geophysical Research Letters
Vol. 27(16), pp. 2397-2400 

article

Kontakt

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
www.bgr.bund.de

Koordination:

Dr. Katrin Schwalenberg
Tel.: +49 511 643 2718
k.schwalenberg(at)bgr.de

Mitarbeiter:

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Tel.: +49 511 643 3153
m.engels(at)bgr.de

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joachim.deppe(at)bgr.de

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mjegen@geomar.de